در طراحی کنونی توربو ماشینها، و بخصوص برای کاربردهای مربوط به موتورهای هواپیما، تاکید اساسی بر روی بهبود راندمان موتور صورت گرفته است. شاید بارزترین مثال برای این مورد، «برنامه تکنولوژی موتورهای توربینی پر بازده مجتمع» (IHPTET) باشد که توسط NASA و DOD حمایت مالی شده است.
هدف IHPTET، رسیدن به افزایش بازده دو برابر برای موتورهای توربینی پیشرفته نظامی، در آغاز قرن بیست و یکم می باشد. بر حسب کاربرد، این افزایش بازده از راههای مختلفی شامل افزایش نیروی محوری به وزن، افزایش توان به وزن و کاهش معرف ویژه سوخت (SFC) بدست خواهد آمد.
وقتی که اهداف IHPTET نهایت پیشرفت در کارآیی را ارائه می دهد، طبیعت بسیار رقابتی فضای کاری کنونی، افزایش بازده را برای تمام محصولات توربو ماشینی جدید طلب می کند. به خصوص با قیمتهای سوخت که بخش بزرگی از هزینه های مستقیم بهره برداری خطوط هوایی را به خود اختصاص داده است، SFC، یک فاکتور کارایی مهم برای موتورهای هواپیمایی تجاری می باشد.
اهداف مربوط به کارایی کلی موتور، مستقیما به ملزومات مربوط به بازده آیرودینامیکی مخصوص اجزاء منفرد توربو ماشین تعمیم می یابد. در راستای رسیدن به اهداف مورد نیازی که توسط IHPTET و بازار رقابتی به طور کلی آنها را تنظیم کرده اند، اجزای توربو ماشینها باید به گونه ای طراحی شوند که پاسخگوی نیازهای مربوط به افزایش بازده، افزایش کار به ازای هر طبقه، افزایش نسبت فشار به ازای هر طبقه، و افزایش دمای کاری، باشند.
بهبودهای چشمگیری که در کارایی حاصل خواهد شد، نتیجه ای از بکار بردن اجزایی است که دارای خواص آیرودینامیکی پیشرفته ای هستند. این اجزا دارای پیچیدگی بسیار بیشتری نسبت به انواع قبلی خود هستند که شامل درجه بالاتر سه بعدی بودن، هم در قطعه و هم در شکل مسیر جریان می باشد.
میدان های جریان مربوط به این اجزا نیز به همان اندازه پیچیده و سه بعدی خواهد بود. از آنجایی که درک رفتار پیچیده این جریان، برای طراحی موفق چنین قطعاتی حیاتی است، وجود ابزارهای تحلیلگر کارآتری که از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بهره می برند، در پروسه طراحی، اساسی می باشد.
در گذشته، طراحی قطعات توربو ماشین ها با استفاده از ابزارهای ساده ای که بر اساس مدلهای جریان غیر لزج دو بعدی بودند کفایت می کرد. اگرچه با روند کنونی به سمت طراحی ها و میدانهای جریان پیچیده تر، ابزارهای پیشین دیگر برای تحلیل و طراحی قطعات با تکنولوژی پیشرفته مناسب نیستند. در حقیقت جریانهایی که با این قطعات برخورد می کنند، به شدت سه بعدی (3D)، ویسکوز، مغشوش و اغلب با سرعت ها ، در حد سرعت صوت می باشند. این جریان های پیچیده، قابل فهم و پیش بینی نیستند، مگر با بکار بردن تکنیک های مدلسازی که به همان اندازه پیچیده هستند. برای پاسخگویی به نیاز طراحی چنین قطعاتی، ابزارهای CFD پیشرفته ای لازم است که قابلیت تحلیل جریانهای سه بعدی، لزج و در محدوده صوتی، مدل سازی اغتشاش و انتقال حرارت و برخورد با پیکربندی های هندسی پیچیده را داشته باشد. علاوه بر این، جریانهای گذرا (ناپایا) و تعامل ردیفهای چندگانه تیغه ها باید مورد ملاحظه قرار گیرد.
پیش گفتار
1- بخش اول
1-1 دینامیک سیالات در توربوماشینها1
2-1 مقدمه 1
3-1 ویژگیهای میدانهای جریان در توربوماشینها4
4-1 ویژگیهای اساسی جریان4
5-1 جریان در دستگاههای تراکمی7
6-1 جریان در فن ها و کمپرسورهای محوری8
7- 1جریان در کمپسورهای سانتریفیوژ 16
8-1 جریان در سیستمهای انبساطی21
9-1 جریان در توربینهای محوری23
10-1 جریان در توربینهای شعاعی37
11-1 مدلسازی میدانهای جریان توربوماشینها41
12-1 مراحلمختلف مدلسازی مرتبط با فرآیند طراحی42
13-1 مدلسازی جریان برای پروسس طراحی ابتدائی44
14-1 مدلسازی جریان برای پروسس طراحی جز به جز46
15-1 قابلیتهای حیاتی برای تجهیزات آنالیز جریان در توربوماشینها47
16-1 مدلسازی فیزیک جریان49
17-1 معادلات حاکم و شرایط مرزی50
18-1 مدلسازی اغتشاش وانتقال55
19-1 تحلیل ناپایداری و اثر متقابل ردیف پره ها :61
20-1تکنیک های حل عددی65
21-1 مدلسازی هندسی70
22-1 عملکرد ابزار تحلیلی77
23-1 ملاحظات مربوط به قبل و بعد از فرآیند81
24-1 انتخاب ابزار تحلیلی86
25-1 پیش بینی آینده 89
26-1 مسیرهای پیش رو در طراحی قطعه90
27-1 مسیرهای پیش رو در قابلیتهای مدلسازی93
28-1 خلاصه 96
مراجع99
2- بخش دوم
1-2 آزمونهای کارآیی توربو ماشینها104
2-2 آزمونهای کارآیی آئرودینامیکی104
3-2 اهداف فصل 104
4-2 طرح کلی بخش 105
5-2 تست عملکرد اجزا106
6-2 تأثیر خصوصیات عملکردی بر روی بازده109
7-2تست عملکرد توربو ماشینها 113
8-2 روش تحلیل تست114
9-2 اطلاعات عملکردی مورد نیاز115
10-2 اندازه گیریهای مورد نیاز115
11-2 طراحی ابزار و استفاده از آنها120
12-2 اندازه گیری فشار کل 120
13-2 اندازه گیری های فشار استاتیک 129
14-2 اندازه گیریهای درجه حرارت کل131
15-2 بررسی های شعاعی133
16-2 Rake های دنباله 136
17-2 سرعتهای چرخ روتور138
18-2 اندازه گیریهای گشتاور139
19-2 اندازه گیریهای نرخ جریان جرم139
20- 2اندازه گیریهای دینامیکی : 140
21-2 شرایط محیطی 143
22-2 سخت افزار تست 143
23-2 ملاحظات طراحی وسایل 148
24-2 نیازهای وسایل 149
25-2 ابزارآلات بازده151
26-2 اندازه گیریهای فشار 151
27-2 اندازه گیریهای دما 155
28-2 اندازه گیریهای زاویه جریان158
29-2 روشهای تست و جمع آوری اطلاعات161
30-2پیش آزمون 161
31-2 فعالیت های روزانه قبل از آزمون 162
32-2 در طی آزمون 163
33-2 روشهای آزمون 163
34-2 ارائه اطلاعات 165
35-2 تحلیل و کاهش اطلاعات 165
36-2 دبی اصلاح شده 166
37-2 سرعت اصلاح شده167
38-2 پارامترهای بازده167
39-2 ارائه اطلاعات 170
40-2 نقشه های کارآیی 170
41-2 مشخص کردن حاشیه استال (stall margin)171
مراجع173
شامل 180 صفحه فایل word
دانلود پایان نامه بررسی دینامیک سیالات و روشهای تست کارایی در توربو ماشینها
